如何加快MIMO測試速度和降低測試成本

　　MIMO 表示多輸入多輸出。讀/maimo/或/mimo/,通常美國人前者，英國人讀后者，國際上研究這一領(lǐng)域的專家較多的都讀讀/maimo/.通常用于 IEEE 802.11n,但也可以用于其他 802.11 技術(shù)。MIMO 有時被稱作空間多樣，因為它使用多空間通道傳送和接收數(shù)據(jù)。只有站點（移動設(shè)備）或接入點（AP）支持 MIMO 時才能部署 MIMO.MIMO 的優(yōu)點是能夠增加無線范圍并提高性能。連接到老的 802.11g 接入點的 802.11n 站點能夠以更高的速度連接到更遠(yuǎn)的距離。例如，如果使用老站點，從 25 英尺的距離連接到接入點的速度是 1Mbps;而使用 802.11n MIMO 時站點的速度為 2Mbps.增加到 2Mbps 的范圍，允許用戶在更遠(yuǎn)的距離保持連接。無線電發(fā)送的信號被反射時，會產(chǎn)生多份信號。每份信號都是一個空間流。使用單輸入單輸出（SISO）的當(dāng)前或老系統(tǒng)一次只能發(fā)送或接收一個空間流。MIMO 允許多個天線同時發(fā)送和接收多個空間流。它允許天線同時傳送和接收。

　　本文提供一些MIMO功率測量的要點及建議，能夠降低測試成本、縮短測試時間，以及提高測試精度。

　　MIMO系統(tǒng)中的信號在分配的時隙內(nèi)包含調(diào)制射頻信號的觸發(fā)信號，因此對功率測量的主要要求就是能夠精確、可重復(fù)和快速地測量觸發(fā)內(nèi)或者觸發(fā)門控部分的峰值、均值、峰值-均值功率比。仔細(xì)選擇適當(dāng)?shù)墓β蕼y量工具及方法，可以確保滿足嚴(yán)格的MIMO規(guī)范。

　　測量能力

　　市場上有多種功率測量工具可供使用。首先，我們必須確定需要什么測量功能，以便選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ?。對于研發(fā)應(yīng)用，需要進(jìn)行高度復(fù)雜的分析，因此，我們需要可執(zhí)行各種測量功能的功率計。除常規(guī)的平均功率測量之外，峰值功率計通過查看功率計屏幕上的功率觸發(fā)包絡(luò)，可以測量觸發(fā)門控部分的峰值、均值或者峰值-均值功率比。

　　此外，用戶可以使用互補(bǔ)累計分布函數(shù)（CCDF）統(tǒng)計分析，以確保MIMO系統(tǒng)組件不會受到正交頻分復(fù)用（OFDM）信號高峰值功率的壓縮。這種功率計的一個良好示例就是安捷倫P系列功率計（參見圖1）。

圖1P系列功率計支持峰值均值和峰值-均值功率比測量與CCDF統(tǒng)計分析

　　另一方面，在制造測試中需要進(jìn)行較低復(fù)雜度的測量，并且通常只對觸發(fā)平均功率進(jìn)行簡單的pass/fail測試。制造商主要關(guān)心在最短時間內(nèi)生產(chǎn)出產(chǎn)品，并保持低成本。在此情形下，簡單的低成本USB功率傳感器（例如安捷倫U2000系列）可能是提供經(jīng)濟(jì)高效和省時功率測量解決方案的理想選擇（參見表1）。

表1P系列功率計和U2000系列USB功率傳感器的測量能力

　　提高精度

　　MIMO測量的關(guān)鍵參數(shù)之一就是測量射頻觸發(fā)或者子幀過程中的信道功率。此參數(shù)測量僅在發(fā)送信號期間進(jìn)行，通常稱為觸發(fā)功率。為了獲得可重復(fù)和精確的觸發(fā)功率，捕捉穩(wěn)定、一致的觸發(fā)信號非常關(guān)鍵。

　　可用多種觸發(fā)方式進(jìn)行穩(wěn)定的捕捉。三種常見的功率計觸發(fā)方式包括：（1）被測設(shè)備（DUT）提供的外部觸發(fā)信號，（2）其他同步源或者（3）被測信號的幅度電平。

　　外部觸發(fā)源是最常用和首選的觸發(fā)機(jī)制，因為它可以提供最強(qiáng)健的觸發(fā)形式，以將該儀器采集的數(shù)據(jù)與所測量的射頻觸發(fā)信號同步。對于基站測量，可從基站本身獲得外部觸發(fā)源。而對于MIMO組件測量，可從提供激勵波形的信號發(fā)生器中獲得外部觸發(fā)信號。

　　一旦實現(xiàn)可靠的觸發(fā)，可用功率計捕捉穩(wěn)定的觸發(fā)信號。然后可配置功率計，以精確、可靠地捕捉整個觸發(fā)的峰值或者平均功率、前導(dǎo)功率或者空閑時間。

　　OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交頻分復(fù)用技術(shù)，實際上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation,多載波調(diào)制的一種。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開，這樣可以減少子信道之間的相互干擾 ICI .每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對容易。

　　P系列功率計支持以上所有三種觸發(fā)方法，以高精度采集功率測量值，誤差小于0.2dB.對于U2000系列USB功率傳感器，需要使用外部觸發(fā)源捕捉 OFDM信號高峰-均值功率比（PAPR）特性的觸發(fā)平均功率。與其它功率測量解決方案相比，可用這些傳感器獲得最適合的精度（參見圖2）。

圖2安捷倫P系列功率計U2000A USB功率傳感器以及其他廠商的寬視頻帶寬功率計所測得MIMO觸發(fā)平均測量值比較

　　多信道并行測試可縮短測試時間、降低測試成本

　　MIMO系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)和接收機(jī)數(shù)目的增加會導(dǎo)致測試時間和測試系統(tǒng)復(fù)雜度的增加。由于測試成本與測試時間成正比，所以可將費時的功率測試從昂貴的信號分析系統(tǒng)中分離出來，轉(zhuǎn)移到更具經(jīng)濟(jì)效益的功率測量系統(tǒng)。然后，可在兩個系統(tǒng)上進(jìn)行并行測試，以使多信道設(shè)備的測試時間和成本增加最小化。典型信號分析系統(tǒng)需要花費30000多美元，而典型的高性能峰值功率計大約只花費11000美元，同時擁有可提高M(jìn)IMO功率測量精度的附加優(yōu)點。

　　獲得更快的速度

　　現(xiàn)代功率計整合了各種配置，以優(yōu)化測量精度或速度。有三種常用方法可以優(yōu)化速度，其中每種方法各有自己的優(yōu)缺點：

　　最常用的方法就是默認(rèn)模式，該模式應(yīng)用正常的速度并根據(jù)測量的功率電平自動設(shè)置平均值數(shù)。本方法提供最佳精度和可重復(fù)性。測量速度取決于所選擇的平均值數(shù)，低功率測量的速度也較慢。通常，本方法相對于其他兩種方法而言，速度最慢。

　　可以使用帶有觸發(fā)計數(shù)命令的功率計緩沖存儲器實現(xiàn)更快的測量速度。功率計的存儲器通常填充最新測量數(shù)據(jù)，直到預(yù)定緩沖大小充滿為止。然后，用簡單的"提取"命令返回測量值。本方法相對于前面一種方法而言速度更快，但是由于處理的采樣數(shù)據(jù)更少，所以精度會稍微降低。

　　第三種方法提供最快的功率測量速度。由于采用雙通道二極管架構(gòu)，并完全在二極管IV曲線（電流-電壓特性曲線）的平方律區(qū)域內(nèi)運行，所以功率計能夠?qū)⒂|發(fā)功率轉(zhuǎn)換為比例電壓波形，以快速地進(jìn)行信號處理。因此，功率計可提供極其快速和精確的觸發(fā)平均功率測量，每次讀數(shù)可小于10ms.

　　前兩種方法可用于P系列功率計，而最后一種方法可在U2000系列USB功率傳感器內(nèi)實施。

　　結(jié)論

　　安捷倫P系列功率計和U2000系列USB功率傳感器是一種理想的解決方案，可以滿足嚴(yán)格的MIMO功率測量需求。P系列提供最佳MIMO觸發(fā)功率測量精度，而U2000系列有助于降低成本和提高M(jìn)IMO測量速度。